山東省重點工程可供水量核算要點分析

陳干琴，莊會波，袁月平

（1.山東省水文中心，山東 濟南250002；2.青島市水文中心，山東 青島266000）

根據當前水資源管理需要，第三次山東省水資源調查評價在全國規定性任務基礎上，將全省43座重點工程可供水量復核工作納入重點評價任務，并寫入《第三次山東省水資源調查評價任務書》。重點工程可供水量成果是水資源合理開發和優化配置的重要依據，應具有嚴肅性、權威性。

重點工程可供水量具體核算任務有二：一是分析現狀用水戶用水滿足程度，以農業供水為主的水庫分析灌區現狀有效灌溉面積灌溉滿足程度和現狀工業生活用水滿足程度，以工業生活供水為主的水庫分析現狀工業生活用水滿足程度及同時可滿足的農業用水量或可灌溉面積；二是分析可供水量，以農業供水為主的水庫分析滿足現狀農業供水任務情況下可供給工業生活的最大供水量，以工業生活供水為主的水庫，分析最大工業生活供水量及同時可滿足的農業用水量或可灌溉面積。對于流域內包含大型水庫的大型水庫，還應增加上游水庫按照最大供水量供水情況下本水庫可供水量核算任務。

1 存在的問題

1.1 調節計算方法不統一

有采用“計入損失的長系列調節計算方法”，也有采用“不計入損失長系列調節計算方法”，對采用方法的依據及對成果的可能影響缺乏必要的交代。

1.2 采用系列長度不一

主要有采用1956—2016年和設站年份—2016年兩種情況，缺少系列代表性評價內容，不利于成果應用。

1.3 現狀來水量計算不準確

一是概念不清，對其內涵缺乏理解，前文現狀來水量內涵與后文調節計算水量平衡項目不對應、不協調；二是對天然徑流量中大量負值進行簡單“零”處理，導致成果偏大、不安全；三是現狀來水量計算方法單一，成果合理性分析不夠。

1.4 用水戶情況介紹不全面、不詳細

部分水庫僅說明了工業生活用水量合計值，農業灌溉需水量計算缺乏必要的過程，有些未考慮不同年份降水差異，在一定程度上影響了可供水量成果精度。部分取得農業許可證的水庫灌區，按照許可水量進行長系列調算，違背了灌溉保證率內涵。

1.5 其他問題

水庫蒸發量計算公式不符合事實，死記硬套教科書公式；未考慮水庫下游河道基本生態用水量；農業用水限制庫容有采用各月固定的限制庫容，也有采用各月變化的限制庫容；不考慮汛限水位及農業用水限制庫容；興利水位和汛限水位對應庫容等控制庫容不正確；保證率分析不符合最新規范等。

2 關鍵技術及解決方案

2.1 調節計算方法

“不計入損失長系列調節計算方法”實質是假設了現狀來水量中蒸發滲漏量與現狀或未來供用水情況下的蒸發滲漏量相等。顯然，在分析現狀滿足程度時，假設現狀來水量中蒸發滲漏量與現狀用水情況下蒸發滲漏量相等是合理的；分析最大供水量時，水庫按照最大供水量供水情況下的多年平均蒸發滲漏量一般比現狀偏小，偏小幅度與水庫剩余供水潛力有關，剩余供水潛力越大，偏小幅度會略大，但是該方法調算得的可供水量成果相比“計入損失的長系列調節計算方法”成果是偏小的、偏于安全的。

另外，采用“不計入損失的長系列調節計算方法”，會存在不少月份現狀來水量為負值，根據第三次評價單站徑流還原計算成果，2000年以來水庫水文站天然徑流量負值情況較2000年前有所增加、占有一定比例，將負值簡單“0”處理會導致現狀來水量不同程度偏大，從而導致現狀滿足程度偏高或可供水量成果偏大。應對負值進行前后協調處理，即將負值中和到前后的正值中，或者簡單“0”處理后對多年來水量進行進一步修正，確保處理前后多年平均來水量基本不變。

2.2 系列長度

根據最新評價成果，對全省而言1956—2016年系列總體代表性較好、略微偏豐。鑒于本項工作是第三次水資源調查評價的重要組成部分，推薦采用與水資源評價一致的基礎系列，即推薦采用1956—2016年進行長系列調節計算。采用設站年份至2016年系列因其年限遠超過30年亦符合相關規范。不管采用哪個系列，報告中都應對采用系列的代表性進行必要的評價說明，以指導成果應用。

2.3 現狀來水量

對于設有水文站的水庫工程，現狀來水量系列有兩種計算方法：一種是基于壩址斷面天然徑流量系列，逐年扣除現狀上游工程和用水條件下的攔蓄利用水量，再加上本水庫現狀條件下蒸發滲漏水量。另一種是基于水庫出庫水量系列，扣除上游工程未建年份現狀條件下的攔蓄利用水量，再加上本水庫實際蒸發滲漏水量。

對于未設水文站、借用參證站為河道水文站天然年徑流量系列計算現狀來水量的水庫工程，水文比擬法得到的是水庫上游（入庫斷面以上）現狀條件下的天然徑流量，再逐年扣除現狀上游工程和用水條件下的攔蓄利用水量，并加上庫面降水量，得到現狀來水量；借用參證站為水庫水文站時，水文比擬法得到的是壩址斷面天然徑流量，進一步采用第一種方法即可得到水庫現狀來水量。

上述方法得到的現狀來水量適用于“計入損失的長系列調節計算方法”，嚴謹來講，此時現狀來水量內涵應為水庫現狀條件下上游入庫水量與庫面降水量之和。如采用“不計入損失長系列調節計算方法”，則不需要還原蒸發滲漏水量，其他處理基本相同，此時現狀來水量內涵應為水庫現狀條件下上游入庫水量與庫面降水量之和再扣除蒸發滲漏水量，基本等同于出庫水量與水庫蓄變量之和。

受調節計算方法影響及資料條件限制，各重點工程現狀來水量內涵是不一樣的。應在報告中對水庫現狀來水量的內涵進行明確界定，即說明具體包括水庫上游來水量、庫面降水量、庫面蒸發量、水庫滲漏量等中的哪些項目。

同時報告中應對水庫多年平均現狀來水量、實測水量、天然徑流量進行比較，結合現狀上游攔蓄利用量、上游工程未建年份攔蓄利用量等，分析各項數據之間的協調性，確保現狀來水量成果的合理性、可靠性。

2.4 水庫蒸發滲漏水量

基于壩址斷面天然徑流量計算現狀來水量時，蒸發量可采用實際值替代，考慮到壩址斷面天然徑流量已經是壩址斷面以上現狀下墊面條件下的天然徑流量，因此滲漏量應采用現狀條件下即除險加固后滲漏損失系數估算；基于出庫水量計算現狀來水量時，水庫蒸發和滲漏水量應根據當年實際情況估算，不同時期水庫滲漏系數可根據無雨期觀測資料估算。蒸發損失量應為庫面水面蒸發量，不應扣除相應陸面蒸發量。

2.5 工業生活用水量

本次重點工程可供水量核算作為水資源評價層面工作，主要服務于未來區域水資源配置和用水量控制管理，考慮到工業供水保證率與生活用水保證率要求相差不大，可合并考慮按照保證率95%要求論證。為提高核算報告嚴肅性，應逐一列出取得許可證的用戶名稱及許可水量及未取得許可證但具有取水事實的用水戶名稱及實際年用水量，現狀工業生活需水量為有效許可水量及未取得許可的事實用水量之和。

2.6 農業用水量

以農業供水為主的水庫，報告中應提供灌區基本信息，如主要作物種類、名稱、復種指數等，并按照歷年實際降水量和主要作物需水規律，根據水量平衡原理計算各種作物凈灌溉定額及灌區歷年綜合凈灌溉定額，結合灌區現狀有效灌溉面積和灌溉水有效利用系數，即可算得現狀歷年逐月農業需水量。少數水庫核算報告采用了歷年相同的計劃用水量并采用某一月分配系數分配至各月用水量。筆者以光明水庫為例，對采用歷年相同的農業需水量和歷年變動的農業需水量分別進行了調算比較，發現采用歷年相同的農業需水量時現狀用水戶滿足程度和最大供水量成果都一定程度偏高、偏大。以農業供水為主的水庫在調節計算時應采用歷年變動的農業需水量。

對于以工業生活供水為主的水庫，其核算任務是分析最大工業生活供水量及同時可滿足的農業用水量或可灌溉面積，一般最大工業生活供水情況下，農業用水量或灌溉面積比較小。筆者以光明水庫為例按照歷年相同和歷年不同農業需水量分別進行了調算，發現兩種情況下農業用水量或灌溉面積差異不大，考慮到農業灌溉保證率相對較低，認為對于以工業生活供水為主的水庫可以采用歷年相同的農業需水量。

對于取得農業許可證的灌區，歷年逐月農業計劃用水量仍應采用計算成果，不應采用年際不變的許可水量，原因是依據許可水量進行多年調算得出的灌溉保證率成果違背了其概念內涵。

2.7 調節計算方程（或水量平衡方程）

調節計算方程中各平衡項目應與前述現狀來水量內涵一致。采用“計入損失的長系列調節計算方法”時，如現狀來水量為庫區上游來水量和庫面降水量之和，則調算方程中來水項目不應再包含庫區降水量；如現狀來水量僅為庫區上游來水量，則調算方程中來水項目應增加庫區降水量。采用“不計入損失長系列調節計算方法”時，現狀來水量實為庫區上游來水量與庫面降水量之和扣除庫區水面蒸發量和水庫滲漏量，調算方程中用水項目不應再包含庫區蒸發量和水庫滲漏量。應認真核實來水量內涵與調算方程平衡項目的一致性、嚴謹性，確保成果安全、可靠。

2.8 水庫下游河道生態用水量

省內河流基本都屬于季節性河流，生態用水保證率尚未有明文規定，結合我省實際情況，推薦的處理方法有兩種：一種方法是先將現狀來水量扣除10%再進行調節計算；另一種方法是暫且不考慮生態用水進行調算，如果調算結果中多年平均棄水量超過多年平均來水量10%，則認為棄水即滿足下游河道基本生態用水需求，如多年平均棄水量少于多年平均來水量則減少可供水量。前者適用于水源豐富、供水潛力相對較大的水庫，后者適用于其他水庫。

2.9 農業用水限制庫容

關于農業用水限制庫容，據調查目前存在兩種處理方法，一種是直接采用某一固定值采用多次試算確定，二是采用某一枯水年組，先倒算法求得逐月控制庫容，再取外包值得到年度逐月限制庫容，據此曲線下調某一數值作為年內變化的限制庫容，也是通過多次試算確定。根據筆者對光明水庫試算結果，兩種方案導致的可供水量成果差異很小。

2.10 調節計算方案及其他問題

對實行汛限水位控制管理的水庫應考慮汛限水位進行調節計算；但凡兼有農業和工業生活供水的水庫都應考慮農業限制庫容，并在報告中明確現狀和最大工業生活用水量相對應的農業限制庫容成果，以指導成果應用。調節計算時控制庫容應采用死水位、興利水位和汛限水位相應的庫容，不能直接采用興利庫容和汛限庫容作為控制庫容。

關于供水保證率，根據《水利工程水利計算規范（SL104-2015）》，“城鄉供水工程設計保證率應采用歷時保證率”，由此工業生活用水保證率應按照計算時段統計，如按照月調節計算則以月為單位統計。根據《灌溉與排水工程設計標準（GB50288-2018）》，灌溉保證率指灌溉用水量在多年期間能夠得到保證的概率，由此農業用水保證率應按照年統計。